Φωτοβολταϊκά

fotovoltaika genikaΤο φωτοβολταϊκό φαινόμενο είναι η βασική αρχή λειτουργίας της φωτοβολταϊκής γεννήτριας που παράγει το ρεύμα με τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική. Συνδέοντας λοιπόν με κατάλληλο τρόπο πολλές τέτοιες γεννήτριες ή στοιχεία ή κυψέλες (cells) κατασκευάζουμε τα φωτοβολταϊκά πλαίσια (panels) που πολλά μαζί σε σύνδεση μεταξύ τους μπορούν να αποτελέσουν από μια μικρή οικιακή μονάδα παραγωγής ισχύος μερικών KW μέχρι πολύπλοκα φωτοβολταϊκά πάρκα ισχύος πολλών MW.

Το Φ/Β φαινόμενο ανακαλύφθηκε το 1839 από τον Εντμόντ Μπεκερέλ (Alexandre-Edmond Becquerel) και η λειτουργία του βασίζεται σε ειδικά υλικά που όταν φωτίζονται ελευθερώνουν ηλεκτρόνια με αποτέλεσμα να δημιουργείται ηλεκτρικό ρεύμα.

Υπάρχουν πολλές διαφορετικές τεχνολογίες αλλά η πλέον δοκιμασμένη και ευρέως διαδεδομένη είναι τα φωτοβολταϊκά κρυσταλλικής τεχνολογίας. Στα κρυσταλλικά φωτοβολταϊκά το βασικό στοιχείο είναι η κυψέλη. Πολλές κυψέλες συνδέονται μεταξύ τους για να δημιουργήσουν ένα φωτοβολταϊκό συλλέκτη, που είναι ένας κατάλληλα επεξεργασμένος ημιαγωγός μικρού πάχους σε επίπεδη επιφάνεια. Η πρόσπτωση ηλιακής ακτινοβολίας δημιουργεί ηλεκτρική τάση και με την κατάλληλη σύνδεση σε φορτίο, παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα.

Τα Φ/Β στοιχεία ομαδοποιούνται κατάλληλα και συγκροτούν τα φωτοβολταϊκά πλαίσια ή γεννήτριες (module). Σήμερα στο εμπόριο κυκλοφορούν συνήθως Φ/Β πλαίσια με 60 ή 72 κυψέλες (Φ/Β στοιχεία).

Η εμπρός επιφάνεια του πλαισίου προστατεύεται από αντι-ανακλαστική γυάλινη πλάκα υψηλής ασφάλειας και διαφάνειας, ενώ η πίσω πλευρά καλύπτεται από υγρομονωτκό, υψηλής αντοχής στον χρόνο, κυρίως ανοδιομένο αλουμίνιο. Η τελική κατασκευή πληροί ειδικές προδιαγραφές, ώστε να διαθέτει την απαραίτητη μηχανική αντοχή, τις κατάλληλες υποδοχές στήριξης και επιπλέον την αυξημένη στεγανότητα για προστασία από την υγρασία Το υλικό που σήμερα χρησιμοποιείται κατά βάση για την κατασκευή Φ/Β στοιχείων είναι το πυρίτιο το οποίο παρέχεται άφθονο από την φύση και είναι ιδιαίτερα φιλικό προς το περιβάλλον.

Το Φ/Β στοιχείο έχει την δυνατότητα να αξιοποιεί την ηλιακή ακτινοβολία και στις δύο μορφές της (άμεση και διάχυτη). Έτσι συμπεραίνουμε ότι δεν είναι απαραίτητο το επίπεδο του Φ/Β να έχει κάθετη κλίση στις ακτίνες του ήλιου. Η βέλτιστη κλίση και προσανατολισμός του Φ/Β πλαισίου είναι για κάθε περιοχή του πλανήτη διαφορετικά και υπολογίζονται με βάση την συνολική μέγιστη παραγωγή ενέργειας για ολόκληρο έτος. Για την γεωγραφική θέση της Ελλάδας οι βέλτιστες αυτές συνθήκες υπολογίζονται 20-30 μοίρες κλίση και Νότιο προσανατολισμό.
Εξίσου σημαντικό είναι το γεγονός πως τα Φ/Β στοιχεία λειτουργούν αποδοτικά ακόμα και σε καιρικές συνθήκες έλλειψης ηλιοφάνειας (συννεφιά) ή μερική συννεφιά, καθώς σε αυτή την περίπτωση η διάχυτη ακτινοβολία είναι έντονη.

Τα φωτοβολταϊκά συστήματα χωρίζονται σε τρεις διαφορετικές κατηγορίες.
  • Στα διασυνδεδεμένα συστήματα που δεν έχουν μπαταρίες και διοχετεύουν τη ενέργεια που παράγουν απ' ευθείας στο ηλεκτρικό δίκτυο για άμεση κατανάλωση
  • Στα διασυνδεδεμένα συστήματα με μπαταρίες που χρησιμοποιούνται με σκοπό να μειώσουν την κατανάλωση ενέργειας από το ηλεκτρικό δίκτυο και για την εφεδρική τροφοδοσία μιας κατοικίας σε περίπτωση διακοπής του ηλεκτρικού ρεύματος.
  • Στα αυτόνομα συστήματα που αποθηκεύουν την ενέργεια που παράγεται σε μπαταρίες και επιτρέπουν την ηλεκτροδότηση μιας εγκατάστασης χωρίς κάποια σύνδεση με το ηλεκτρικό δίκτυο.


ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

Μία φωτοβολταϊκή εγκατάσταση είναι επικερδής για εσάς, μειώνει τους ρύπους στο περιβάλλον αλλά προσφέρει σε πολλές περιπτώσεις και καλύτερη αισθητική άποψη για το κτίριο σας.

Από οικονομική άποψη μπορείτε να εξασφαλίσετε στα χρήματα σας ετήσια απόδοση έως και 25%. Αν συγκρίνετε την απόδοση αυτή με το επιτόκιο προθεσμίας που δίνουν οι περισσότερες τράπεζες, θα διαπιστώσετε, ότι αν έχετε χώρο στη διάθεσή σας για να εγκαταστήσετε φωτοβολταϊκά, πρέπει να την εκμεταλλευθείτε το συντομότερο δυνατό.

Πέρα από τα προφανή όμως οικονομικά οφέλη υπάρχει και μια σειρά από πλεονεκτήματα που εδραιώνουν την άποψη ότι η τοποθέτηση φωτοβολταϊκών είναι η σωστή επιλογή.
  • Η ηλιακή ενέργεια είναι ανεξάντλητη ενεργειακή πηγή και διατίθεται δωρεάν από τον ήλιο και δεν στοιχίζει απολύτως τίποτα. Έχουν δυνατότητα παραγωγής ακόμα και σε μέρες ελάχιστης ηλιοφάνειας.
  • Οι προϋποθέσεις αξιοποίησης των Φ/Β συστημάτων στην Ελλάδα είναι από τις καλύτερες στην Ευρώπη, αφού η συνολική ενέργεια που δέχεται κάθε τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας στην διάρκεια ενός έτους κυμαίνεται από 1400-1800 kWh.
  • Είναι φιλικά προς το περιβάλλον και αξιοποιούν μια εγχώρια και ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Δεν παράγουν υποπροϊόντα και ρύπους από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και επίσης δεν χρειάζονται καύσιμα για να λειτουργήσουν. Κατασκευάζονται από 100% ανακυκλώσιμα υλικά (γυαλί, αλουμίνιο, πυρίτιο) συνιστούν έτσι μια απόλυτα οικολογική λύση.
  • Η λειτουργία του συστήματος είναι ολοσχερώς αθόρυβη.
  • Διακρίνονται από υψηλή αξιοπιστία και μεγάλη διάρκεια ζωής, μέχρι 25 έτη εγγύηση απόδοσης από τον κατασκευαστή.
  • Έχουν μηδενικό κόστος λειτουργίας & χαμηλό κόστος συντήρησης. Χρησιμοποιούν το φως του ήλιου για να παράγουν ηλεκτρισμό. Το κόστος συντήρησης αφορά τα ηλεκτρολογικά, ή κινητά αν υπάρχουν, μέλη του συστήματος.
  • Μπορούν να παρέχουν πλήρη ενεργειακή αυτονομία. Έτσι μπορούν να τοποθετηθούν σε δύσβατες περιοχές και γενικά όπου το δίκτυο της ΔΕΗ είναι οικονομικά ασύμφορο να φτάσει.
  • Εντάσσονται σε επιδοτούμενα προγράμματα παραγωγής ενέργειας και δίνεται η δυνατότητα, από το ελληνικό κράτος, σε οποιονδήποτε τηρεί τα απαιτούμενα κριτήρια να γίνει παραγωγός ηλεκτρικής ενέργειας από Φ/Β.
  • Υπάρχει δυνατότητα χρηματοδότησης έως και 100% του αρχικού κεφαλαίου.


ΤΥΠΟΙ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ

Οι συνηθέστεροι τύποι Φ/Β στοιχείων πυριτίου που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι τα μονοκρυσταλλικά, τα πολυκρυσταλλικά, τα λεπτού υμενίου και τα υβριδικά. Οι βασικές διαφορές μεταξύ τους σχετίζονται με την απόδοση μετατροπής της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρισμό, τις μεθόδους και το επακόλουθο από αυτές κόστος κατασκευής τους.
  • Μονοκρυσταλικό πυρίτιο:
Η πρώτη μορφή πυριτίου που χρησιμοποιήθηκε στην κατασκευή Φ/Β κυψελών. Η δομή του είναι ιδιαίτερα καθαρή αλλά η κατασκευή του είναι χρονοβόρα, περίπλοκη και πολύ δαπανηρή. Έχει την μεγαλύτερη απόδοση σε συνθήκες ηλιοφάνειας και μεγαλύτερη ισχύ ανά μονάδα επιφάνειας. Το χρώμα των κατασκευασμένων από μονο-κρυσταλλικό πυρίτιο Φ/Β στοιχείων είναι πολύ σκούρο μπλε (σχεδόν μαύρο).
  • Πολυκρυσταλικό πυρίτιο:
Η δομή του δεν είναι το ίδιο καθαρή. Αποτελεί ένα μίγμα κρυστάλλων. Έχει μερικώς κρυσταλλικούς δεσμούς, αλλά είναι πιο εύκολο στην κατασκευή και επομένως πιο οικονομικό. Η απόδοσή του θεωρείται ικανοποιητική και είναι λίγο μικρότερη από τα μονοκρυσταλλικά. Η επιφάνειά του παρουσιάζεται ανομοιόμορφη, σαν να αποτελείται από διάφορα θραύσματα σε μια ποικιλία μπλε τόνων.
  • Λεπτού Υμενίου:
Δεν έχει κρυσταλλική δομή, αλλά το πάχος του (2-3 μm) είναι τάξεις μεγέθους μικρότερο από το κρυσταλλικής μορφής πυρίτιο (περίπου 200 μm). Από κατασκευαστική άποψη είναι το απλούστερο και επομένως το πιο φθηνό, αλλά και η απόδοσή του είναι συγκριτικά μικρότερη. Παρόλα αυτά, είναι ικανοποιητική σε συνθήκες έλλειψης ηλιοφάνειας. Τα Φ/Β στοιχεία Λεπτού Υμενίου έχουν κοκκινωπή-καφέ επιφάνεια πολύ σκούρα, σχεδόν μαύρη και επιφάνεια που μπορεί να είναι ομοιόμορφη είτε ανομοιόμορφη, αποτελούμενη από στενές, μεγάλου μήκους λωρίδες.
  • Υβριδικό:
Η τελευταία λέξη στην τεχνολογία των Φωτοβολταϊκών είναι η υβριδική τεχνολογία κατά την οποία η βάση του φωτοβολταϊκού είναι μοκρυσταλλικό πυρίτιο σε συνδυασμό με πολύ λεπτές στρώσεις άμορφου πυριτίου. Τα υβριδικά Φωτοβολταϊκά καταφέρνουν να εκμεταλλεύονται τα πλεονεκτήματα και των δύο τεχνολογιών έχοντας συγχρόνως αρκετά υψηλότερη απόδοση από τα συμβατικά φωτοβολταϊκά στοιχεία.


ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ Φ/Β ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Βασικό κριτήριο σχεδιασμού μιας εγκατάστασης Φ/Β συστήματος είναι η επίτευξη της μέγιστης παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια ενός ολόκληρου έτους.
Κατά την μελέτη και εγκατάσταση Φ/Β πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη σημασία στα παρακάτω:
  • Στη μελέτη και το σχεδιασμό της εγκατάστασης σύμφωνα με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του ακινήτου, της περιοχής καθώς και των απαιτήσεων του πελάτη που αποφασίζει για μια τόσο σημαντική επένδυση.
  • Στην επιλογή του κατάλληλου εξοπλισμού με βάση τις ιδιαίτερες ανάγκες της συγκεκριμένης εγκατάστασης.
  • Στη σωστή γωνία κλίσης και προσανατολισμό των Φωτοβολταϊκών πλαισίων
  • Ελαχιστοποίηση των σκίασεων από τα δομικά στοιχεία του κτιρίου ή των γειτονικών κτιρίων, αλλά και των φυσικών στοιχείων, όπως πχ. καμινάδες, κεραίες, δέντρα κτλ
  • Επαρκής αερισμός των Φ/Β πλαισίων και των μετατροπέων.
  • Επιλογή των κατάλληλων ηλεκτρολογικών υλικών και καλωδιώσεων ώστε να ελαχιστοποιούνται οι απώλειες.
  • Απαραίτητες μετρήσεις στην δοκιμή της εγκατάστασης.


fotovoltaika genika2